Reihenschaltung oder Parallelschaltung? So solltest du deine Solarmodule verbinden

Balkonkraftwerke und Solaranlagen nutzen mehrere Solarmodule, die man in Reihe, parallel oder in einer Mischvariante verbinden kann. Wir klären, welche Vor- und Nachteile die verschiedenen Schaltungen haben.

Solarmodule lassen sich auf mehrere Arten miteinander verbinden: in Reihe, parallel oder in einer Mischform. Welche Variante für dich die Beste ist, das hängt von deinen individuellen Gegebenheiten ab. Denn alle haben ihre Vor- und Nachteile und unterm Strich sollte deine Schaltung die größtmögliche Menge an Strom produzieren können.  

Vor allem der Wechselrichter entscheidet darüber, welche Schaltmöglichkeiten es gibt. Denn jeder benötigt minimale und maximale Eingangsspannungen und Eingangsströme, außerdem haben die Inverter natürlich begrenzte Steckplätze.

Aber auch die Anzahl der Solarmodule, wie sie ausgerichtet sind und ob Bäume und Co. sie verschatten, können die Entscheidung nach der optimalen Schaltung beeinflussen – egal ob man eine große Solaranlagen auf dem Dach oder ein Balkonkraftwerk nutzt.  

Reihenschaltung von Solarmodulen

Bei der Reihenschaltung (auch Serienschaltung genannt) werden mehrere Solarmodule hintereinander verbunden – so wie eine Lichterkette. Der Pluspol eines Moduls kommt dann in den Minuspol des nächsten. Das wird so lange fortgeführt bis alle Module in der Reihe sind. Die Pole der MC4-Stecker passen auch nur auf eine Art aufeinander, sodass man hier keinen Fehler machen kann.

Wie wirkt sich die Reihenschaltung auf Spannung und Stromstärke aus?

• Spannung (V): Addiert sich. Beispiel: Drei Module mit je 40 Volt ergeben zusammen 120 Volt.
• Stromstärke (A): Bleibt gleich. Beispiel: Wenn jedes Modul 10 Ampere liefert, bleibt es bei 10 Ampere.

Vorteile der Reihenschaltung:

• Höhere Gesamtspannung: Eine höhere Spannung ermöglicht eine effizientere Übertragung des Stroms zu Wechselrichtern oder Speichern, da die Leitungsverluste geringer ausfallen.
• Günstige Verkabelung: Durch weniger Stromstärke kann man dünnere Kabel verwenden, was Materialkosten spart. Zudem benötigt man weniger Kabellänge als wenn man jedes Solarmodul einzeln an den Stromkreis hängen will.
• Gut für bestimmte Wechselrichter: Viele Wechselrichter arbeiten besser oder überhaupt erst ab einer bestimmten Eingangsspannung – eine Reihenschaltung erreicht sie leichter.

Nachteile der Reihenschaltung:

• Leistungseinbußen bei Verschattung: Wenn ein Modul in der Reihe teilweise oder ganz verschattet ist (z.  B. durch Laub oder eine Dachkante), dann sinkt die Leistung der gesamten Reihe. Der Stromfluss richtet sich nämlich nach dem schwächsten Glied.
• Kein individuelles Monitoring: Ohne spezielle Technik kann man nicht sehen, welches Modul genau die Leistung reduziert.
• Höheres Risiko: Besonders bei größeren Anlagen kann die hohe Systemspannung Sicherheitsanforderungen erhöhen (z.  B. hinsichtlich Wartung oder Brandschutz).

Parallelschaltung von Solarmodulen

Bei der Parallelschaltung haben die Solarmodule untereinander keine Verbindung, sondern hängen entweder am Stromkreis, der zum Wechselrichter führt, oder direkt am Wechselrichter. Letzteres ist fast immer bei Balkonkraftwerken der Fall. Deren Wechselrichter besitzen für zwei Solarmodule je einen eigenen Steckplatz.

Wie wirkt sich die Parallelschaltung auf Spannung und Stromstärke aus?

• Spannung (V): Bleibt gleich. Beispiel: Bei drei Modulen mit je 40 Volt bleibt es bei einer Gesamtspannung von 40 Volt.
• Stromstärke (A): Addiert sich. Beispiel: Drei Module mit je 10 Ampere liefern zusammen 30 Ampere.

Vorteile der Parallelschaltung:

• Bessere Leistung bei Verschattung: Wenn ein Modul verschattet ist, beeinflusst das nicht die Leistung der anderen Module. Jedes Modul arbeitet unabhängig.
• Individuelle Fehlerdiagnose möglich: Fehler oder Leistungsverluste lassen sich besser auf einzelne Module zurückverfolgen.
• Flexiblere Ausrichtung möglich: Module mit unterschiedlicher Ausrichtung (z. B. Ost-West) lassen sich einfacher kombinieren, da sie unabhängig voneinander arbeiten.

Nachteile der Parallelschaltung:

• Mehr Aufwand bei der Verkabelung: Die parallele Verbindung braucht mehr Kabel und Anschlusspunkte, was die Installation aufwendiger machen kann.
• Niedrige Spannung kann für Wechselrichter ungünstig sein: Manche Wechselrichter brauchen eine Mindestspannung zum Arbeiten. Bei niedriger Systemspannung durch Parallelschaltung kann das problematisch sein.

Mischschaltung von Solarmodulen

Die Mischschaltung kombiniert die Vorteile von Reihen- und Parallelschaltung. Dabei werden zunächst mehrere Module in Reihe geschaltet – und diese Reihen wiederum parallel miteinander verbunden.

Ein Beispiel:

• Vier Module werden in Reihe geschaltet (z. B. 4 × 40 V = 160 V, 10 A)
• Zwei dieser Reihen werden dann parallel verbunden (Spannung bleibt bei 160 V, Strom verdoppelt sich auf 20 A)

Wie wirkt sich die Mischschaltung auf Spannung und Stromstärke aus?

• Spannung (V): Entspricht der Spannung der in Reihe geschalteten Module.
• Stromstärke (A): Entspricht der Summe der parallel geschalteten Reihen.

Vorteile der Mischschaltung

• Kompromiss aus Spannung und Strom: Die Spannung ist höher als bei einer reinen Parallelschaltung, der Strom geringer als bei einer reinen Parallelschaltung – das sorgt für eine effizientere Energieübertragung und reduziert Kabelverluste.
• Höhere Flexibilität in der Anordnung: Besonders bei großen PV-Anlagen mit vielen Modulen ist diese Schaltung oft notwendig, um Wechselrichter optimal zu betreiben und Verschattungseffekte zu minimieren.
• Teilweise Ausfallsicherheit: Wenn ein Modul in einer Reihe schwächer ist, beeinflusst das nur diese Reihe, nicht die gesamte Anlage – im Gegensatz zur reinen Reihenschaltung.

Nachteile der Mischschaltung

• Komplexere Planung: Die Auslegung der Anlage ist aufwendiger, da sowohl Spannungs- als auch Stromverhältnisse berücksichtigt werden müssen. Auch die Wahl eines Wechselrichters gestaltet sich anspruchsvoller.
• Mehr Installationsaufwand: Es wird mehr Verkabelung benötigt als bei einer einfachen Reihenschaltung, und es müssen mehr Anschlüsse sauber installiert werden.
• Teilweise immer noch Verschattungsprobleme: Innerhalb einer Reihe kann Verschattung weiterhin die Leistung beeinflussen – das lässt sich nur mit zusätzlichen Komponenten wie Leistungsoptimierern ganz vermeiden.

Fazit: Schaltung von Solarmodulen

Die Wahl der richtigen Schaltungsart bei Solarmodulen ist keine Frage von „richtig“ oder „falsch“, sondern hängt von vielen Faktoren ab: dem Standort, der Anzahl der Module, ihrer Ausrichtung und den technischen Anforderungen deines Wechselrichters.

Reihenschaltungen überzeugen mit Effizienz und einfacher Verkabelung, Parallelschaltungen bieten Vorteile bei Verschattung und Modulüberwachung. Die Mischschaltung verbindet beides, bringt aber auch mehr Aufwand mit sich. Wer das volle Potenzial seiner PV-Anlage ausschöpfen möchte, sollte daher auf eine gut durchdachte Planung setzen – denn nur so lässt sich die beste Lösung für den eigenen Bedarf finden.